I lampi di raggi gamma, potenti lampi di luce, sono gli eventi più luminosi nel nostro universo che durano non più di pochi secondi o minuti. Alcuni sono così luminosi da poter essere osservati ad occhio nudo, come la raffica GRB 080319B rilevata dalla missione Swift GRB Explorer della NASA il 19 marzo 2008.
Ma, nonostante la loro intensità, gli scienziati non conoscono il motivo della comparsa dei lampi di raggi gamma. Alcune persone generalmente credono che questi siano messaggi di civiltà aliene. E così gli scienziati sono riusciti a ricreare una mini versione dei lampi di raggi gamma in laboratorio, scoprendo un modo completamente nuovo di studiarne le proprietà. I risultati sono stati pubblicati su Physical Review Letters.
Uno dei motivi per il verificarsi dei lampi di raggi gamma è che in qualche modo nascono nel processo di espulsione di getti di particelle creati da massicci oggetti astrofisici come i buchi neri. Ciò rende i lampi gamma estremamente interessanti per gli astrofisici. Studiarli in dettaglio potrebbe rivelare le proprietà chiave dei buchi neri in cui nascono questi flare.
I raggi emessi dai buchi neri sono composti principalmente da elettroni e dai loro compagni "antimateriali", i positroni. Tutte le particelle hanno antimateria, che è identica a loro in tutto tranne che nella carica. Tali raggi devono avere forti campi magnetici. La rotazione di queste particelle nel campo dà luogo a potenti esplosioni di radiazioni gamma. Almeno questo è ciò che prevedono le nostre teorie. Ma nessuno sa come dovrebbero nascere questi campi.
Sfortunatamente, ci sono diversi problemi nello studio di questi picchi. Non solo vivono molto poco, ma - e questo è il più problematico - e nascono in galassie lontane, a volte a un miliardo di anni luce dalla Terra.
Pertanto, fai affidamento su qualcosa che è incredibilmente lontano, appare per caso e vive per pochi secondi. È come cercare di capire di cosa è fatta una candela, avendo solo le scintille delle candele che di tanto in tanto si accendono a migliaia di chilometri di distanza.
Il laser più potente del mondo
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Recentemente, è stato suggerito che il modo migliore per capire come nascono i lampi di raggi gamma è simularli su piccola scala in un laboratorio creando una piccola sorgente di fasci di elettroni-positroni e vedere come si sviluppano, da soli. Scienziati provenienti da USA, Francia, Gran Bretagna e Svezia sono riusciti a creare una piccola versione di questo fenomeno utilizzando i laser più potenti della Terra, come il laser Gemini del Rutherford-Appleton Laboratory in Inghilterra.
Quanto è potente il laser più potente sulla Terra? Prendi tutta l'energia solare che copre l'intera Terra e comprimila fino a pochi micron (lo spessore di un capello umano) e ottieni la potenza di un colpo laser Gemini. Colpendo un bersaglio complesso con un laser, gli scienziati sono stati in grado di rilasciare copie ultraveloci e dense di getti astrofisici e creare animazioni ultraveloci del loro comportamento. Il risultato è sorprendente: gli scienziati hanno preso un vero jet che si estende per migliaia di anni luce e lo hanno ridotto a pochi millimetri.
Per la prima volta, gli scienziati sono stati in grado di osservare i fenomeni chiave che svolgono un ruolo importante nella creazione di lampi di raggi gamma, come l'autogenerazione di campi magnetici che durano a lungo. Ciò ha permesso di confermare alcune importanti previsioni teoriche sulla forza e la distribuzione di questi campi. Il nostro modello attuale, utilizzato per comprendere i lampi di raggi gamma, è sulla strada giusta.
Questo esperimento sarà utile non solo per comprendere i lampi di raggi gamma. La materia, composta da elettroni e positroni, è uno stato della materia estremamente interessante. La materia comune sulla Terra è composta principalmente da atomi: nuclei pesanti, caricati positivamente, circondati da nuvole di elettroni leggeri caricati negativamente.
A causa dell'incredibile differenza di peso tra questi due componenti (il nucleo più leggero pesa 1.836 volte di più di un elettrone), quasi tutti i fenomeni che sperimentiamo nella nostra vita quotidiana derivano dalla dinamica degli elettroni, che reagiscono molto più velocemente a qualsiasi input dall'esterno (luce, altre particelle, campi magnetici e così via) rispetto ai nuclei. Ma in un fascio di elettroni-positroni, entrambe le particelle hanno la stessa massa, quindi la discrepanza nel tempo di reazione è completamente eliminata. Questo porta a molte conseguenze affascinanti. Ad esempio, il suono non esisterebbe nel mondo elettrone-positrone.
Perché dovremmo preoccuparci anche di eventi così lontani? In effetti, c'è il motivo. In primo luogo, capire come nascono i lampi di raggi gamma ci permetterà di capire molto di più sui buchi neri e aprire una grande finestra per capire come è nato il nostro universo e come si evolverà. In secondo luogo, c'è una ragione più sottile. SETI - Search for Extraterrestrial Intelligence - cerca messaggi da civiltà aliene, cercando di catturare segnali elettromagnetici dallo spazio che non possono essere spiegati in modo naturale (principalmente onde radio, ma anche i lampi di raggi gamma sono associati a questa radiazione).
Ovviamente, se punti il rilevatore nello spazio, ricevi molti segnali diversi. Ma per isolare la trasmissione di esseri intelligenti, devi prima assicurarti che siano note tutte le fonti naturali che possono e devono essere escluse. Il nuovo studio ci aiuterà a comprendere le emissioni dei buchi neri e delle pulsar, quindi quando ci imbattiamo di nuovo in loro, sappiamo che non sono alieni.
Ilya Khel
